食品工業(yè)是重要的民生產(chǎn)業(yè),其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水具有成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、水質(zhì)水量波動(dòng)大等特點(diǎn),若未經(jīng)妥善處理直接排放,將對(duì)水體環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害。了解其主要污染物構(gòu)成,并采取科學(xué)有效的處理技術(shù),是實(shí)現(xiàn)行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
一、食品廢水中的主要污染物
食品廢水中的污染物主要來源于原料清洗、加工、漂洗、設(shè)備沖洗及場(chǎng)地清潔等環(huán)節(jié),其成分因產(chǎn)品種類和工藝不同而異,但核心污染物類別相對(duì)集中:
- 高濃度有機(jī)污染物:這是食品廢水最顯著的特征。主要包括淀粉、糖類、蛋白質(zhì)、脂肪、有機(jī)酸、醇類等。這些物質(zhì)在水中以懸浮態(tài)、膠體態(tài)或溶解態(tài)存在,導(dǎo)致廢水的化學(xué)需氧量(COD) 和生物需氧量(BOD) 值極高,極易消耗水體中的溶解氧,造成水體黑臭,破壞水生生態(tài)。
- 懸浮物(SS):包括原料殘?jiān)?dòng)植物組織碎片、皮屑、泥沙等。它們使廢水渾濁,形成沉積物,同樣會(huì)消耗溶解氧并影響水生生物。
- 含氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì):主要來自蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物(如氨氮)及含磷添加劑。過量氮、磷排入水體是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因,會(huì)引發(fā)藻類暴發(fā)性繁殖,形成“水華”或“赤潮”,破壞水體生態(tài)平衡。
- 動(dòng)植物油脂:在肉類加工、食用油生產(chǎn)、乳制品加工等行業(yè)廢水中含量較高。油脂會(huì)浮于水面形成油膜,阻礙氧氣溶入,并粘附在生物處理單元的微生物表面,影響處理效率。
- 鹽分及酸堿物質(zhì):在腌制、調(diào)味品生產(chǎn)等過程中,廢水中可能含有較高的氯化物、硫酸鹽等鹽分,以及清洗用的酸、堿。它們會(huì)改變水體的鹽度和pH值,對(duì)微生物和農(nóng)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。
- 致病微生物:來源于動(dòng)物原料,可能攜帶細(xì)菌、病毒等,存在公共衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)。
- 顏色與氣味:某些加工過程(如發(fā)酵、油炸、烘烤)會(huì)產(chǎn)生色素和異味物質(zhì),影響感觀。
二、食品廢水處理的主要技術(shù)與流程
針對(duì)上述污染物特性,食品廢水處理通常采用以生物處理技術(shù)為核心的組合工藝,遵循“分級(jí)處理、物化與生化結(jié)合”的原則。典型流程如下:
- 預(yù)處理階段:目的是去除大顆粒雜質(zhì)和影響后續(xù)處理的特定污染物。
- 格柵/篩網(wǎng):攔截大塊漂浮物和固體殘?jiān)?/li>
- 沉淀/氣浮:通過自然沉淀或溶氣氣浮技術(shù),有效去除大部分懸浮物(SS)和動(dòng)植物油脂。氣浮法對(duì)油脂和膠體態(tài)物質(zhì)的去除效果尤佳。
- 調(diào)節(jié)池:均衡水質(zhì)水量,緩沖生產(chǎn)波動(dòng)對(duì)處理系統(tǒng)的沖擊。
- 一級(jí)處理(物化處理強(qiáng)化):進(jìn)一步去除細(xì)小懸浮物和部分溶解性污染物。
- 混凝沉淀/氣浮:投加混凝劑(如PAC、PAM),使膠體物質(zhì)脫穩(wěn)凝聚,形成易于沉降或上浮的絮體,從而深度去除SS、部分COD和色度。
- 二級(jí)處理(生化處理核心):利用微生物的新陳代謝作用,高效降解溶解態(tài)和膠體態(tài)的有機(jī)污染物,并實(shí)現(xiàn)脫氮除磷。這是處理高濃度有機(jī)廢水的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
- 厭氧生物處理:適用于高濃度有機(jī)廢水(COD通常 > 2000 mg/L)。在無氧條件下,厭氧微生物將復(fù)雜有機(jī)物分解為甲烷和二氧化碳。常用工藝有升流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧膨脹顆粒污泥床(EGSB) 等。優(yōu)點(diǎn)是可回收沼氣能源,且污泥產(chǎn)量低。
- 好氧生物處理:在充氧條件下,好氧微生物將有機(jī)物徹底氧化分解為二氧化碳和水。常用工藝包括活性污泥法(如SBR、A/O、A2/O、氧化溝)和生物膜法(如生物接觸氧化、生物濾池)。A2/O等工藝能同步去除COD、氮和磷。厭氧-好氧組合是食品廢水處理的經(jīng)典模式。
- 三級(jí)處理(深度處理):針對(duì)達(dá)標(biāo)排放或回用的更高要求,進(jìn)一步去除殘留的難降解有機(jī)物、營(yíng)養(yǎng)鹽、色度和微生物。
- 高級(jí)氧化(如Fenton氧化、臭氧氧化):降解難生物降解的有機(jī)物。
三、發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)
當(dāng)前,食品廢水處理正朝著資源化、能源化、智能化方向發(fā)展:
- 資源回收:從廢水中回收蛋白質(zhì)、淀粉、油脂等有用物質(zhì);厭氧處理產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電或供熱。
- 提標(biāo)改造與回用:隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格,深度處理技術(shù)需求增加,處理后的中水回用于生產(chǎn)或綠化成為趨勢(shì)。
- 集成與智能化:將多種處理單元優(yōu)化集成,并利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)處理過程的智能監(jiān)控與精準(zhǔn)控制,以提高效率、降低能耗和運(yùn)行成本。
食品廢水的有效治理是一個(gè)系統(tǒng)工程,需要根據(jù)具體廢水特性,科學(xué)選擇和組合預(yù)處理、生物處理及深度處理技術(shù),在實(shí)現(xiàn)污染物達(dá)標(biāo)排放的兼顧資源回收與節(jié)能減排,促進(jìn)食品工業(yè)與環(huán)境的和諧共生。